DE69927084T2

DE69927084T2 - Sigma-delta modulator and modulation method

Info

Publication number: DE69927084T2
Application number: DE69927084T
Authority: DE
Inventors: Troy Lynn Chandler Stockstad; Douglas A. Garrity
Original assignee: Freescale Semiconductor Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2019-04-15
Also published as: KR19990083479A; CN1244748A; JPH11355142A; EP0954107A2; DE69927084D1; JP4272744B2; EP0954107A3; KR100625502B1; CN1166066C; EP0954107B1; US6087969A

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Analog-zu-Digital-Wandler (ADCs) und insbesondere auf Sigma-Delta-Analog-zu-Digital-Wandler.The The present invention generally relates to analog-to-digital converters (ADCs) and in particular to sigma-delta analog-to-digital converters.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Es gibt zwei grundlegende Techniken zum Implementieren von Analog-zu-Digital-Wandlern (ADCs): die Offenschleifentechnik und die Rückkopplungstechnik. Ein Offenschleifenwandler erzeugt direkt bei Anlegen einer Eingangsspannung einen digitalen Code und arbeitet im Allgemeinen asynchron. Ein Rückkopplungswandler erzeugt eine Folge von digitalen Codes aus einem Eingangssignal und wandelt diese digitalen Codes in ein analoges Signal zurück.It There are two basic techniques for implementing analog-to-digital converters (ADCs): the open loop technique and the feedback technique. An open loop converter generates a digital signal directly when an input voltage is applied Code and generally works asynchronously. A feedback converter generates a sequence of digital codes from an input signal and converts these digital codes back to an analog signal.

Sigma-Delta-ADCs benutzen die Rückkopplungstechnik. Die Sigma-Delta-Technik ist attraktiv, da sie hohe Auflösung durch präzises Timing anstelle von präzise angepassten Komponenten auf dem Chip, wie etwa Widerständen und Kondensatoren, die bei Offenschleifenwandlern verwendet werden, erzielt. Die Sigma-Delta-Technik ist daher die Technik der Wahl für viele integrierte Schaltungsanwendungen.Sigma-delta ADCs use the feedback technique. The sigma-delta technique is attractive as it provides high resolution precise Timing instead of precise matched components on the chip, such as resistors and Achieves capacitors used in open-loop transformers. The sigma-delta technique is therefore the technique of choice for many integrated circuit applications.

Ein grundlegender Sigma-Delta-ADC erhält ein analoges Eingangssignal und subtrahiert ein Rückkopplungssignal von dem analogen Eingangssignal um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird durch einen Tiefpassfilter bearbeitet und dann quantisiert, um ein digitales Ausgangssignal zu erzeugen. Ein Rückkopplungs-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) liefert das Rückkopplungssignal nach Wandlung des digitalen Ausgangssignals in analoger Form. Der grundlegende Sigma-Delta-ADC kann neben dem Rückkopplungs-DAC mit herkömmlichen analogen Komponenten, wie etwa Operationsverstärkern, Komparatoren und Schaltkondensatorfiltern implementiert sein. Der grundlegende Sigma-Delta-ADC liefert üblicherweise eine hohe Auflösung, da die Taktgeschwindigkeiten integrierter Schaltkreise es erlauben, dass das analoge Signal stark überabgetastet wird. Der grundlegende Sigma-Delta-ADC hat auch ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR: Signal-to-Noise Ratio), da der Tiefpassfilter das Quantisierungsrauschen außerhalb der Bandbreite formt, was dann durch herkömmliche Filtertechniken ausreichend abgeschwächt werden kann.One Basic sigma-delta ADC receives an analog input signal and subtracts a feedback signal from the analog input signal to generate an error signal. The error signal is processed by a low-pass filter and then quantized to produce a digital output signal. A feedback digital-to-analog converter (DAC) supplies the feedback signal Conversion of the digital output signal in analog form. The basic Sigma-delta ADC can be next to the feedback DAC with conventional analog components such as operational amplifiers, comparators and switched capacitor filters be implemented. The basic sigma-delta ADC typically delivers a high resolution, because the clock speeds of integrated circuits allow that the analog signal is greatly oversampled becomes. The basic sigma-delta ADC also has a high signal-to-noise ratio (SNR: Signal-to-noise ratio), because the low-pass filter the quantization noise outside bandwidth, which is then sufficient by conventional filtering techniques attenuated can be.

Obgleich der grundlegende Sigma-Delta-ADC in herkömmlichen integrierten Schaltungsprozessen leicht zu implementieren ist und im Allgemeinen eine hohe Ergebnisleistung zeigt, ist er für einige Anwendungen nicht ideal. Bei spielsweise ist ein Empfänger mit einem grundlegenden Sigma-Delta-ADC nicht ideal zum Empfangen mehrerer Kommunikationsprotokolle, wie etwa Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA: Code Division Multiple Access), Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA: Time Division Multiple Access), GSM (Global System for Mobile communication) und AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Diese Protokolle haben jeweils verschiedene Informationsbandbreiten; z.B. ist die Informationsbandbreite eines CDMA-Signals ungefähr 1 Megahertz (MHz), wohingegen die Informationsbreite eines GSM-Signals ungefähr 200 Kilohertz (kHz) ist. Ein Problem mit einem Empfänger mit einem grundlegenden Sigma-Delta-ADC beim Empfangen mehrerer Kommunikationsprotokolle ist, dass der dynamische Bereich des Sigma-Delta-ADC mit der Informationsbandbreite des empfangenen Signals variiert. Der dynamische Bereich des Sigma-Delta-ADC verkleinert sich, wenn die Informationsbandbreite des empfangenen Signals wächst.Although the basic sigma-delta ADC in conventional integrated circuit processes easy to implement and generally high performance shows he is for some applications are not ideal. For example, a receiver with a basic sigma-delta ADC is not ideal for receiving multiple ones Communication protocols, such as code division multiple access (CDMA: Code Division Multiple Access), time division multiple access (TDMA: Time Division Multiple Access), GSM (Global System for Mobile communication) and AMPS (Advanced Mobile Phone Service). These logs each have different information bandwidths; e.g. is the information bandwidth of a CDMA signal approximately 1 megahertz (MHz), whereas the information width of a GSM signal approximately 200 kilohertz (kHz) is. A problem with a receiver with a basic sigma-delta ADC when receiving multiple communication protocols is that the dynamic range of the sigma-delta ADC with the information bandwidth of the received signal varies. The dynamic range of the sigma-delta ADC shrinks when the information bandwidth of the received Signal grows.

US 5,345,406 offenbart einen Sigma-Delta-Modulator, der in der Lage ist, mit mehreren Protokollen zu arbeiten, wobei drei Filter verwendet werden, von denen einige programmierbare Parameter zum Variieren der Betriebseigenschaften haben. US 5,345,406 offenbart nicht das Auswählen eines Signalpfades gemäß dem Protokoll und ein Umschalten wenigstens eines Schalters, um den Signalpfad auszuwählen. US 5,345,406 discloses a sigma-delta modulator capable of operating on multiple protocols using three filters, some of which have programmable parameters for varying operating characteristics. US 5,345,406 does not disclose selecting a signal path according to the protocol and switching at least one switch to select the signal path.

EP-A-0 501 580 offenbart einen Sigma-Delta-Modulator N-ter Ordnung mit Begrenzern, die die Ordnung des Modulators reduzieren, wenn der Signalpegel ansteigt, wodurch einem instabilen Verhalten entgegengewirkt wird.EP-A-0 501 580 discloses an Nth order sigma-delta modulator Limiters that reduce the order of the modulator when the Signal level increases, thereby counteracting an unstable behavior becomes.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Sigma-Delta-Modulator wie in Anspruch 1 beansprucht zur Verfügung.In In a first aspect, the present invention provides a sigma-delta modulator as claimed in claim 1.

In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Sigma-Delta-Modulator wie in Anspruch 3 beansprucht zur Verfügung.In In another aspect, the present invention provides a sigma-delta modulator as claimed in claim 3.

In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Digitalisieren eines Signals mit einem Protokoll wie in Anspruch 8 beansprucht zur Verfügung.In In another aspect, the present invention provides a method for digitizing a signal with a protocol as in claim 8 claims available.

Weitere Aspekte sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.Further Aspects are in the dependent claims claimed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 ist ein Blockdiagramm eines Sigma-Delta-Modulators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 is a block diagram of a sig ma-delta modulator according to a first embodiment of the present invention;

2 ist ein Blockdiagramm eines Sigma-Delta-Modulators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 Fig. 10 is a block diagram of a sigma-delta modulator according to a second embodiment of the present invention;

3 ist ein Blockdiagramm eines kaskadierten Sigma-Delta-Modulators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 Fig. 10 is a block diagram of a cascaded sigma-delta modulator according to a third embodiment of the present invention;

4 ist ein Blockdiagramm eines Einzelschleifen-Sigma-Delta-Modulators gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 FIG. 12 is a block diagram of a single-loop sigma-delta modulator according to a fourth embodiment of the present invention; FIG.

5 ist ein Blockdiagramm eines Sigma-Delta-Modulators gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 Fig. 10 is a block diagram of a sigma-delta modulator according to a fifth embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

Allgemein stellt die vorliegende Erfindung einen Sigma-Delta-Modulator und ein Verfahren zum Digitalisieren eines analogen Signals mit einem Protokoll zur Verfügung. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Sigma-Delta-Modulator wenigstens einen Schalter zum Auswählen eines Signalpfades gemäß dem Protokoll des Signals. Die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators wird gemäß dem Protokoll des Signals verändert. Insbesondere wird die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators für Protokolle mit weiten Informationsbandbreiten erhöht. Alternativ wird die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators für Protokolle mit schmalen Informationsbandbreiten verringert. Das Verändern der Ordnung des Sigma-Delta-Modulators in dieser Weise führt zu einem Sigma-Delta-Modulator, der seinen dynamischen Bereich beibehält, während er Signale mit variierenden Informationsbandbreiten empfängt. Mit anderen Worten bleibt der dynamische Bereich des Sigma-Delta-Modulators beim Empfangen von Signalen mit entweder schmalen oder weiten Informationsbandbreiten im Wesentlichen konstant.Generally the present invention provides a sigma-delta modulator and a method for digitizing an analog signal with a Protocol available. According to the present In the invention, the sigma-delta modulator comprises at least one switch to choose a signal path according to the protocol the signal. The order of the sigma-delta modulator is according to the protocol the signal changed. In particular, the order of the sigma-delta modulator becomes broad-bandwidth protocols elevated. Alternatively, the order of the sigma-delta modulator is reduced for narrow information bandwidth protocols. Changing the order of the sigma-delta modulator in this way leads to a sigma-delta modulator, which retains its dynamic range while receiving signals with varying information bandwidths receives. In other words, the dynamic range of the sigma-delta modulator remains when receiving signals with either narrow or wide information bandwidths essentially constant.

1 ist ein Blockdiagramm eines Sigma-Delta-Modulators 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Sigma-Delta-Modulator 10 weist einen Eingangsanschluss 11 zum Empfangen eines analogen Eingangssignals V_IN und einen Ausgangsanschluss 12 auf. Außerdem enthält der Sigma-Delta-Modulator 10 eine Summierungsvorrichtung 13 mit einem positiven Eingang, der mit dem Eingangsanschluss 11 verbunden ist, einen negativen Eingang und einen Ausgang. Wie der Fachmann weiß, kann die Funktion der Summierungsvorrichtung 13 auch erreicht werden, indem eine Summierungsvorrichtung mit zwei positiven Eingängen, denen eine Verstärkungsinvertierungsstufe vorgeschaltet ist, verwendet wird. Der Ausgang der Summierungsvorrichtung 13 ist mit dem Eingang eines Filters 14 verbunden und der Ausgang des Filters 14 ist mit einem Schalter 16 verbunden. Beispielsweise ist das Filter 14 ein Bandpassfilter vierter Ordnung und der Schalter 16 ist ein zweipoliger Ein-/Ausschalter mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 17, 18 und 19. Der Anschluss 17 ist mit dem Ausgang des Filters 14 verbunden, der Anschluss 18 ist mit dem Eingang des Bandpassfilters vierter Ordnung 21 verbunden und der Anschluss 19 ist mit dem ersten Anschluss eines Übertragungspfades 22 verbunden. Der zweite Anschluss des Übertragungspfades 22 ist mit einem zweipoligen Ein-/Ausschalter 24 mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 26, 27 und 28 verbunden. Der Anschluss 26 ist mit dem zweiten Anschluss des Übertragungspfades 22 verbunden, der Anschluss 27 ist mit dem Ausgang des Filters 21 verbunden und der Anschluss 28 ist mit dem Eingang eines Quantisierers 31 verbunden. Der Ausgang des Quantisierers 31 ist mit dem Ausgangsanschluss 12 und dem Eingang eines Digital-zu-Analog-Wandlers (DAC) 33 gemeinsam verbunden. Der Ausgang des DAC 33 ist mit dem negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 13 verbunden. In diesem Beispiel ist der Quantisierer ein Einzelbit-Quantisierer und der DAC 33 ist ein Einzelbit-DAC. Man sollte beachten, dass der Quantisierer 31 auch ein Multibit-Quantisierer und der DAC 33 ein Multibit-DAC sein kann. 1 is a block diagram of a sigma-delta modulator 10 according to a first embodiment of the present invention. The sigma-delta modulator 10 has an input port 11 for receiving an analog input signal V _IN and an output terminal 12 on. It also contains the sigma-delta modulator 10 a summation device 13 with a positive input connected to the input terminal 11 connected, a negative input and an output. As one skilled in the art knows, the function of the summation device 13 also be achieved by a summing device with two positive inputs, which is preceded by a gain inversion stage is used. The output of the summation device 13 is with the input of a filter 14 connected and the output of the filter 14 is with a switch 16 connected. For example, the filter 14 a fourth-order bandpass filter and the switch 16 is a two-pole on / off switch with a plurality of terminals 17 . 18 and 19 , The connection 17 is with the output of the filter 14 connected, the connection 18 is at the input of the fourth order bandpass filter 21 connected and the connection 19 is with the first connection of a transmission path 22 connected. The second connection of the transmission path 22 is with a two-pole on / off switch 24 with a plurality of terminals 26 . 27 and 28 connected. The connection 26 is to the second port of the transmission path 22 connected, the connection 27 is with the output of the filter 21 connected and the connection 28 is with the input of a quantizer 31 connected. The output of the quantizer 31 is with the output connector 12 and the input of a digital-to-analogue converter (DAC) 33 connected together. The output of the DAC 33 is with the negative input of the summation device 13 connected. In this example, the quantizer is a single-bit quantizer and the DAC 33 is a single-bit DAC. One should note that the quantizer 31 also a multibit quantizer and the DAC 33 a multi-bit DAC can be.

Obgleich die Schalter 16 und 24 als zweipolige Ein-/Ausschalter illustriert sind, ist dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise können die Schalter 16 und 24 Übertragungsgatter sein. Abhängig von der Position der Schalter 16 und 24 ist der Ausgang des Filters 14 über den Übertragungspfad 22 mit dem Eingang des Quantisierers 31 gekoppelt oder der Ausgang des Filters 14 ist über den Filter 21 mit dem Eingang des Quantisierers 31 verbunden. Mit anderen Worten wird der Signalpfad von dem Ausgang des Filters 14 zum Eingang des Quantisierers 31 durch Umschalten der Position der Schalter 16 und 24 ausgewählt.Although the switches 16 and 24 as two-pole on / off switches are illustrated, this is not a limitation of the present invention. For example, the switches 16 and 24 Be transfer gate. Depending on the position of the switches 16 and 24 is the output of the filter 14 over the transmission path 22 with the input of the quantizer 31 coupled or the output of the filter 14 is over the filter 21 with the input of the quantizer 31 connected. In other words, the signal path becomes from the output of the filter 14 to the input of the quantizer 31 by switching the position of the switches 16 and 24 selected.

Die Positionen der Schalter 16 und 84 werden von einer (nicht dargestellten) Steuervorrichtung so gesteuert, dass sie in einer von zwei Positionen stehen. Beispiele für geeignete Steuervorrichtungen umfassen eine zentrale Verarbeitungseinrichtung (CPU: Central Processing Unit), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC: Application Specific Integrated Cicuit), einen digitalen Signalprozessor (DSP) etc. Wenn sich der Schalter 16 in einer ersten Position befindet, ist der Ausgang des Filters 14 elektrisch mit dem Eingang des Filters 21 verbunden. Auf der anderen Seite ist, wenn sich der Schalter 16 in einer zweiten Position befindet, der Ausgang des Filters 14 elektrisch mit dem ersten Anschluss des Übertragungspfades 22 verbunden. Auf ähnliche Weise ist, wenn sich der Schalter 24 in einer ersten Position befindet, der Ausgang des Filters 21 elektrisch mit dem Eingang des Quantisierers 31 verbunden. Wenn sich der Schalter 24 in einer zweiten Position befindet, ist der Eingang des Quantisierers 31 elektrisch mit dem zweiten Anschluss des Übertragungspfades 22 verbunden.The positions of the switches 16 and 84 are controlled by a control device (not shown) so as to stand in one of two positions. Examples of suitable control devices include a central processing unit (CPU), an application specific integrated circuit (ASIC), a digital signal processor (DSP), etc. When the switch 16 is in a first position, is the output of the filter 14 electrically with the input of the filter 21 connected. On the other hand is when the switch 16 located in a second position, the output of the filter 14 electrically connected to the first terminal of the transmission path 22 connected. Similarly, if the switch 24 located in a first position, the output of the filter 21 electrically with the input of the quantizer 31 ver prevented. When the switch 24 is in a second position, is the input of the quantizer 31 electrically to the second terminal of the transmission path 22 connected.

Die Konfiguration des Sigma-Delta-Modulators 10 wird verändert, indem die Positionen der Schalter 16 und 24 ver ändert werden. Insbesondere wird die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators 10 durch Verändern der Positionen der Schalter 16 und 24 geändert. Wenn sich beispielsweise die Schalter 16 und 24 in ihren ersten Positionen befinden, ist der Sigma-Delta-Modulator 10 ein Sigma-Delta-Modulator achter Ordnung. Wenn sich die Schalter 16 und 24 in ihren zweiten Positionen befinden, ist der Sigma-Delta-Modulator 10 ein Sigma-Delta-Modulator vierter Ordnung. Obgleich die Filter 16 und 21 als Bandpassfilter vierter Ordnung beschrieben wurden, ist dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Die Filter 16 und 24 können Tiefpassfilter erster Ordnung, Tiefpassfilter zweiter Ordnung etc. sein. Außerdem können die Filter 14 und 21 andere Ordnungswerte haben, z.B. kann Filter 14 ein Bandpassfilter zweiter Ordnung sein und Filter 21 kann ein Bandpassfilter vierter Ordnung sein.The configuration of the sigma-delta modulator 10 is changed by the positions of the switches 16 and 24 to be changed. In particular, the order of the sigma-delta modulator becomes 10 by changing the positions of the switches 16 and 24 changed. For example, if the switches 16 and 24 in their first positions is the sigma-delta modulator 10 an eighth-order sigma-delta modulator. When the switches 16 and 24 in their second positions is the sigma-delta modulator 10 a fourth-order sigma-delta modulator. Although the filters 16 and 21 have been described as fourth-order bandpass filters, this is not a limitation of the present invention. The filters 16 and 24 may be first-order low-pass filters, second-order low-pass filters, etc. In addition, the filters 14 and 21 have other ordinal values, eg can filter 14 a second order bandpass filter and filter 21 may be a fourth order bandpass filter.

Die Positionen der Schalter 16 und 24 werden gemäß dem Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals V_IN gesetzt. In einem Beispiel bestimmt die (nicht dargestellte) Steuervorrichtung das Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals V_IN. Die Steuervorrichtung setzt die Schalter 16 und 24 in ihre ersten Positionen, um einen Sigma-Delta-Modulator hoher Ordnung für Kommunikationsprotokolle mit einer weiten Informationsbandbreite von 200 kHz zur Verfügung zu stellen. Die Schalter 16 und 24 werden von der Steuervorrichtung in ihre zweiten Positionen gesetzt, um einen Sigma-Delta-Modulator niedrigerer Ordnung für Kommunikationsprotokolle mit einer schmalen Informationsbandbreite von 10 kHz zur Verfügung zu stellen. Ein Erhöhen der Ordnung des Sigma-Delta-Modulators 10 erlaubt es, dass der dynamische Bereich des Modulators 10 im Wesentlichen kon stant bleibt, wenn analoge Signale mit schmaler oder weiter Informationsbandbreite empfangen werden. Außerdem kann, während die Schalter 16 und 24 zwischen ihren ersten und zweiten Positionen umgeschaltet werden, der inaktive Teil des Sigma-Delta-Modulators heruntergefahren oder abgeschaltet werden, um Energie zu sparen. Bei dem vorliegenden Beispiel ist, wenn sich die Schalter 16 und 24 in ihren ersten Positionen befinden, der Filter 21 der inaktive Teil des Modulators 10. Die aktiven Elemente des Filters 21 können daher abgeschaltet werden.The positions of the switches 16 and 24 are set according to the communication protocol of the analog input signal V _IN . In one example, the controller (not shown) determines the communication protocol of the analog input signal V _IN . The control device sets the switches 16 and 24 into their first positions to provide a high-order sigma-delta modulator for communications protocols with a wide information bandwidth of 200 kHz. The switches 16 and 24 are set to their second positions by the controller to provide a lower order sigma-delta modulator for communication protocols with a narrow information bandwidth of 10kHz. Increasing the order of the sigma-delta modulator 10 allows the dynamic range of the modulator 10 remains substantially constant when analog signals are received with narrow or wide information bandwidth. Also, while the switches 16 and 24 switch between their first and second positions, the inactive part of the sigma-delta modulator shut down or shut down to save energy. In the present example, when the switches 16 and 24 are in their first positions, the filter 21 the inactive part of the modulator 10 , The active elements of the filter 21 can therefore be switched off.

Es wird noch immer Bezug genommen auf 1. Der Sigma-Delta-Modulator 10 erzeugt ein digitales Signal am Ausgangsanschluss 12 durch Digitalisieren des analogen Signals V_In. Insbesondere erzeugt die Summierungsvorrichtung 13 ein Fehlersignal durch Subtrahieren eines Rückkopplungssignals von dem analogen Eingangssignal V_IN. Das Rückkopplungssignal wird vom DAC 33 erzeugt und wird vom Ausgang des DAC 33 an den negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 13 gesendet. Das Fehlersignal wird vom Ausgang der Summierungsvorrichtung 13 zum Eingang des Filters 14 gesendet. Das Filter 14 verarbeitet das Fehlersignal und erzeugt ein erstes gefiltertes Signal. Wenn sich der Schalter 16 in der ersten Position befindet und sich der Schalter 24 in der ersten Position befindet, wird das erste gefilterte Signal vom Ausgang des Filters 14 zum Eingang des Filters 21 gesendet. Das Filter 21 verarbeitet das erste gefilterte Signal und erzeugt ein zweites gefiltertes Signal, welches an den Eingang des Quantisierers 31 gesendet wird. Wenn sich der Schalter 16 in der zweiten Position befindet und sich der Schalter 24 in der zweiten Position befindet, wird das erste gefilterte Signal von dem Ausgang des Filters 14 an den Eingang des Quantisierers 31 gesendet. Abhängig von den Positionen der Schalter 14 und 24 digitalisiert der Quantisierer entweder das erste gefilterte Signal oder das zweite gefilterte Signal und erzeugt ein digitales Signal. Das digitale Signal wird an den Ausgangsanschluss 12 und den Eingang des DAC 33 gesendet. Der DAC 33 erzeugt das Rückkopplungssignal aus dem digitalen Signal.It is still referred to 1 , The sigma-delta modulator 10 generates a digital signal at the output terminal 12 by digitizing the analog signal V _In . In particular, the summation device generates 13 an error signal by subtracting a feedback signal from the analog input signal V _IN . The feedback signal is from the DAC 33 is generated and output from the DAC 33 to the negative input of the summation device 13 Posted. The error signal is from the output of the summation device 13 to the input of the filter 14 Posted. The filter 14 processes the error signal and generates a first filtered signal. When the switch 16 located in the first position and the switch 24 in the first position, the first filtered signal is from the output of the filter 14 to the input of the filter 21 Posted. The filter 21 processes the first filtered signal and generates a second filtered signal which is applied to the input of the quantizer 31 is sent. When the switch 16 located in the second position and the switch 24 in the second position, the first filtered signal is from the output of the filter 14 to the input of the quantizer 31 Posted. Depending on the positions of the switches 14 and 24 The quantizer digitizes either the first filtered signal or the second filtered signal and generates a digital signal. The digital signal is sent to the output terminal 12 and the entrance of the DAC 33 Posted. The DAC 33 generates the feedback signal from the digital signal.

Obgleich der Sigma-Delta-Modulator 10 mit zwei Schaltern, d.h. Schalter 16 und 24, zum Ändern seiner Ordnung gezeigt ist, ist dies keine Beschränkung der vorliegenden Anmeldung. Es kann sein, dass der Sigma-Delta-Modulator 10 nur einen Schalter, d.h. Schalter 24, zum Ändern seiner Konfiguration aufweist. Bei dem Beispiel des Sigma-Delta-Modulators 10 mit einem Schalter ist der Ausgang des Filters 14 mit dem Eingang des Filters 21 und dem Anschluss 26 des Schalters 24 gemeinsam verbunden. Außerdem kann der Sigma-Delta-Modulator 10 drei, vier, fünf oder mehr Schalter aufweisen.Although the sigma-delta modulator 10 with two switches, ie switch 16 and 24 is shown to change its order, this is not a limitation of the present application. It may be that the sigma-delta modulator 10 only one switch, ie switch 24 , to change its configuration. In the example of the sigma-delta modulator 10 with a switch is the output of the filter 14 with the input of the filter 21 and the connection 26 of the switch 24 connected together. In addition, the sigma-delta modulator 10 have three, four, five or more switches.

2 ist ein Blockdiagramm eines Sigma-Delta-Modulators 40 mit einem Eingangsanschluss 41 und einem Ausgangsanschluss 42 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Modulator 40 enthält einen Sigma-Delta-Modulator 44 mit einem Eingang, der mit dem Eingangsanschluss 41 verbunden ist, einen analogen Ausgang, der mit einem Schalter 46 verbunden ist, und einen digitalen Ausgang, der mit einem Schalter 47 und einem Signalprozessor 48 gemeinsam verbunden ist. Beispielsweise ist der Sigma-Delta-Modulator 44 ein Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung, der Signalprozessor 48 ist ein digitales Filter und der Schalter 47 ist ein zweipoliger Ein-/Ausschalter mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 51, 52 und 53. Der digi tale Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 44 ist mit dem Anschluss 51 und dem ersten Eingang des Signalprozessors 48 gemeinsam verbunden. Der Anschluss 52 ist mit dem Ausgangsanschluss 42 verbunden. Der Schalter 46 hat einen Anschluss 56, der mit dem analogen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 44 verbunden ist, und einen Anschluss 47, der mit einem Sigma-Delta-Modulator 59 verbunden ist. Der Sigma-Delta-Modulator 59 ist beispielsweise ein Sigma-Delta-Modulator zweiter Ordnung mit einem Eingang, der mit dem Anschluss 57 verbunden ist, und einem Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Signalprozessors 48 verbunden ist. Der Ausgang des Signalprozessors 48 ist mit dem Anschluss 53 des Schalters 47 verbunden. 2 is a block diagram of a sigma-delta modulator 40 with an input connection 41 and an output terminal 42 according to a second embodiment of the present invention. The modulator 40 contains a sigma-delta modulator 44 with an input connected to the input terminal 41 connected to an analog output, which is connected to a switch 46 connected, and a digital output, which is connected to a switch 47 and a signal processor 48 is connected together. For example, the sigma-delta modulator 44 a second-order sigma-delta modulator, the signal processor 48 is a digital filter and the switch 47 is a two-pole on / off switch with a plurality of terminals 51 . 52 and 53 , The digital output of the sigma-delta modulator 44 is with the connection 51 and the first input of the signal processor 48 verbun together the. The connection 52 is with the output connector 42 connected. The desk 46 has a connection 56 connected to the analog output of the sigma-delta modulator 44 connected, and a connection 47 using a sigma-delta modulator 59 connected is. The sigma-delta modulator 59 For example, a second-order sigma-delta modulator having an input connected to the port 57 is connected, and an output connected to the second input of the signal processor 48 connected is. The output of the signal processor 48 is with the connection 53 of the switch 47 connected.

Wenn sich der Schalter 47 in einer ersten Position befindet, ist der Anschluss 46 elektrisch mit dem Anschluss 57 verbunden. Auf der anderen Seite ist, wenn sich der Schalter 46 in einer zweiten Position befindet, der Anschluss 56 elektrisch vom Anschluss 57 isoliert. Der Anschluss 53 ist elektrisch mit dem Anschluss 52 verbunden, wenn sich der Schalter 47 in einer ersten Position befindet, und der Anschluss 51 ist elektrisch mit dem Anschluss 52 verbunden, wenn sich der Schalter 47 in einer zweiten Position befindet.When the switch 47 is in a first position, the port is 46 electrically with the connection 57 connected. On the other hand is when the switch 46 located in a second position, the port 56 electrically from the connection 57 isolated. The connection 53 is electric with the connection 52 connected when the switch 47 is in a first position, and the connection 51 is electric with the connection 52 connected when the switch 47 in a second position.

Bei Betrieb empfängt der Eingangsanschluss 41 ein analoges Eingangssignal. Eine (nicht dargestellte) Steuervorrichtung bestimmt das Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals und setzt die Schalter 46 und 47 gemäß dem Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals. Beispielsweise setzt die Steuervorrichtung die Schalter 46 und 47 in ihre ersten Positionen für Kommunikationsprotokolle mit einer weiten Bandbreite von 200 kHz. Auf der anderen Seite setzt die Steuervorrichtung die Schalter 46 und 47 in ihre zweiten Positionen für Kommunikationsprotokolle mit einer schmalen Informationsbandbreite von 10 kHz.In operation, the input terminal receives 41 an analog input signal. A controller (not shown) determines the communication protocol of the analog input signal and sets the switches 46 and 47 according to the communication protocol of the analog input signal. For example, the control device sets the switches 46 and 47 into their first positions for communication protocols with a wide bandwidth of 200 kHz. On the other hand, the control device sets the switches 46 and 47 in their second positions for communication protocols with a narrow information bandwidth of 10 kHz.

Der Sigma-Delta-Modulator 44 empfängt das analoge Eingangssignal von dem Eingangsanschluss 41. Der Sigma-Delta-Modulator 44 erzeugt ein erstes digitales Signal, indem das analoge Eingangssignal digitalisiert wird.The sigma-delta modulator 44 receives the analog input signal from the input terminal 41 , The sigma-delta modulator 44 generates a first digital signal by digitizing the analog input signal.

Wenn sich die Schalter 46 und 47 in ihren zweiten Positionen befinden, wird das erste digitale Signal von dem digitalen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 44 an den Ausgangsanschluss 42 gesendet, da sich der Schalter 47 in seiner zweiten Position befindet. Außerdem werden, wenn die Schalter 46 und 47 in ihre zweiten Positionen gesetzt sind, die inaktiven Teile des Sigma-Delta-Modulators 40 herabgefahren, um Energie zu sparen, d.h. der Signalprozessor 48 und der Sigma-Delta-Modulator 59 werden heruntergefahren.When the switches 46 and 47 are in their second positions, the first digital signal from the digital output of the sigma-delta modulator 44 to the output terminal 42 sent as the switch 47 located in its second position. Also, if the switches 46 and 47 are set to their second positions, the inactive parts of the sigma-delta modulator 40 descended to save energy, ie the signal processor 48 and the sigma-delta modulator 59 are shut down.

Wenn sich die Schalter 46 und 47 in ihren ersten Positionen befinden, wird das erste digitale Signal vom digitalen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 44 an den ersten Eingang des Signalprozessors 48 gesendet. Außerdem erzeugt der Sigma-Delta-Modulator 44 ein analoges Ausgangssignal und sendet das analoge Ausgangssignal vom analogen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 44 an den Eingang des Sigma-Delta-Modulators 59. Der Sigma-Delta-Modulator 59 erzeugt ein zweites digitales Signal, indem das analoge Ausgangssignal digitalisiert wird. Das zweite digitale Signal wird vom Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 59 an den zweiten Eingang des Signalprozessors 48 gesendet. Der Signalprozessor 48 erzeugt ein digitales Ausgangssignal, indem das erste digitale Signal und das zweite digitale Signal kombiniert werden, um das Quantisierungsrauschen aus dem ersten digitalen Signal zu löschen. Das digitale Ausgangssignal wird vom Ausgang des Signalprozessors 48 zum Ausgangsanschluss 42 gesendet, da sich der Schalter 47 in seiner ersten Position befindet.When the switches 46 and 47 are in their first positions, the first digital signal from the digital output of the sigma-delta modulator 44 to the first input of the signal processor 48 Posted. In addition, the sigma-delta modulator generates 44 An analog output signal and sends the analog output signal from the analog output of the sigma-delta modulator 44 to the input of the sigma-delta modulator 59 , The sigma-delta modulator 59 generates a second digital signal by digitizing the analog output signal. The second digital signal is from the output of the sigma-delta modulator 59 to the second input of the signal processor 48 Posted. The signal processor 48 generates a digital output signal by combining the first digital signal and the second digital signal to cancel the quantization noise from the first digital signal. The digital output signal is from the output of the signal processor 48 to the output terminal 42 sent as the switch 47 located in its first position.

Obgleich der Signalprozessor 48 als ein digitales Filter beschrieben wurde, ist dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Der Signalprozessor 48 kann auch unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors oder einer digitalen Schaltung, die Flip-Flops und logische Gatter umfasst, implementiert sein.Although the signal processor 48 has been described as a digital filter, this is not a limitation of the present invention. The signal processor 48 may also be implemented using a digital signal processor or a digital circuit comprising flip-flops and logic gates.

Der Modulator 40 stellt eine Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals zur Verfügung. Die Schalter 46 und 47 stellen Mittel zum Verändern der Ordnung des Modulators 40 gemäß dem Kommunikationsprotokoll des empfangenen analogen Signals zur Verfügung. Durch Verändern der Ordnung des Modulators 40 wird der dynamische Bereich des Modulators 40 zum Empfangen mehrerer Protokolle verbessert im Vergleich zu Sigma-Delta-Modulatoren mit einer festen Ordnung. Insbesondere bleibt das SNR des Modulators 40 im Wesentlichen konstant, wenn analoge Signale mit weiten oder schmalen Informationsbandbreiten empfangen werden. Außerdem kaskadiert der Modulator 40 wenigstens zwei Sigma-Delta-Modulatoren, um einen Modulator höherer Ordnung zum Empfangen analoger Signale mit weiten Informationsbandbreiten zu erzeugen. Durch Kaskadieren von wenigstens zwei Sigma-Delta-Modulatoren reduziert der Modulator 40 Stabilitätsprobleme, die ein Einzelschleifenmodulator höherer Ordnung zeigt.The modulator 40 provides a device for digitizing an analog signal. The switches 46 and 47 provide means for modulating the order of the modulator 40 according to the communication protocol of the received analog signal. By changing the order of the modulator 40 becomes the dynamic range of the modulator 40 improved reception of multiple protocols compared to sigma-delta modulators with a fixed order. In particular, the SNR of the modulator remains 40 substantially constant when receiving analog signals with wide or narrow information bandwidths. In addition, the modulator cascades 40 at least two sigma-delta modulators to produce a higher order modulator for receiving analog signals having wide information bandwidths. By cascading at least two sigma-delta modulators, the modulator reduces 40 Stability problems exhibited by a single-loop modulator of higher order.

Man sollte beachten, dass die Ordnungen der Sigma-Delta-Modulatoren 44 und 59 keine Beschränkungen der vorliegenden Erfindung darstellen. Abhängig von der Anwendung können die Sigma-Delta-Modulatoren 44 und 59 Modulatoren erster Ordnung, Modulatoren vierter Ordnung etc. sein. Außerdem können die Sigma-Delta-Modulatoren 44 und 59 verschiedene Ordnungswerte aufweisen; z.B. kann der Sigma-Delta-Modulator 44 ein Modulator erster Ordnung sein und der Sigma-Delta-Modulator 59 kann ein Modulator zweiter Ordnung sein.One should note that the orders of sigma-delta modulators 44 and 59 do not represent limitations of the present invention. Depending on the application, the sigma-delta modulators 44 and 59 First order modulators, fourth order modulators, etc. In addition, the sigma-delta modulators 44 and 59 have different order values; For example, the sigma-delta modulator 44 be a first-order modulator and the sigma-delta modulator 59 may be a second-order modulator.

Obgleich der Sigma-Delta-Modulator 40 mit zwei Schaltern, d.h. Schalter 46 und 47, zum Verändern seiner Ordnung gezeigt ist, ist dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Es kann sein, dass der Sigma-Delta-Modulator 40 nur einen Schalter, d.h. Schalter 47, zum Verändern seiner Konfiguration aufweist. In dem Beispiel des Sigma-Delta-Modulators 40 mit einem Schalter ist der analoge Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 44 mit dem Eingang des Sigma-Delta-Modulators 59 verbunden.Although the sigma-delta modulator 40 with two switches, ie switch 46 and 47 is shown to change its order, this is not a limitation of the present invention. It may be that the sigma-delta modulator 40 only one switch, ie switch 47 to change its configuration. In the example of the sigma-delta modulator 40 with a switch is the analog output of the sigma-delta modulator 44 with the input of the sigma-delta modulator 59 connected.

3 ist ein Blockdiagramm eines kaskadierten Sigma-Delta-Modulators 70 mit einem Eingangsanschluss 71 und einem Ausgangsanschluss 72 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Modulator 70 weist zwei kaskadierte Sigma-Delta-Modulatoren 74 und 76, einen digitalen Signalprozessor (DSP) 77 und einen Schalter 78 auf. Beispielsweise sind die Sigma-Delta-Modulatoren 74 und 76 Bandpass-Sigma-Delta-Modulatoren vierter Ordnung und der Schalter 78 ist ein zweipoliger Ein-/Ausschalter mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 81, 82 und 83. Der Sigma-Delta-Modulator 74 weist einen Eingang auf, der mit dem Eingangsanschluss 71 verbunden ist, einen analogen Ausgang, der mit dem Eingang des Sigma-Delta-Modulators 76 verbunden ist, und einen digitalen Ausgang, der mit einem ersten Eingang des DSP 77 und einem Anschluss 81 des Schalters 78 gemein sam verbunden ist. Der Anschluss 83 des Schalters 78 ist mit dem Ausgangsanschluss 72 verbunden. Der Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 76 ist mit einem zweiten Eingang des DSP 77 verbunden und der Ausgang des DSP 77 ist mit dem Anschluss 82 des Schalters 78 verbunden. 3 is a block diagram of a cascaded sigma-delta modulator 70 with an input connection 71 and an output terminal 72 according to a third embodiment of the present invention. The modulator 70 has two cascaded sigma-delta modulators 74 and 76 , a digital signal processor (DSP) 77 and a switch 78 on. For example, the sigma-delta modulators 74 and 76 Fourth order bandpass sigma-delta modulators and the switch 78 is a two-pole on / off switch with a plurality of terminals 81 . 82 and 83 , The sigma-delta modulator 74 has an input connected to the input terminal 71 connected to an analog output connected to the input of the sigma-delta modulator 76 is connected, and a digital output connected to a first input of the DSP 77 and a connection 81 of the switch 78 common sam is connected. The connection 83 of the switch 78 is with the output connector 72 connected. The output of the sigma-delta modulator 76 is connected to a second input of the DSP 77 connected and the output of the DSP 77 is with the connection 82 of the switch 78 connected.

Der Sigma-Delta-Modulator 74 enthält eine Summierungsvorrichtung 86 mit einem positiven Eingang, der mit dem Eingang des Sigma-Delta-Modulators 74 verbunden ist, einem negativen Eingang und einem Ausgang, der mit einem Filter 87 verbunden ist. Das Filter 87 ist beispielsweise ein Bandpassfilter vierter Ordnung mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Summierungsvorrichtung 86 gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit dem Eingang eines Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC) 88 und einem Schalter 91 gemeinsam verbunden ist. Der Schalter 91 weist einen Anschluss 92 auf, der mit dem Ausgang des Filters 87 verbunden ist, und einen Anschluss 93. Der Ausgang des ADC 88 ist mit dem digitalen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 74 und dem Eingang eines DAC 96 gemeinsam verbunden. Der Ausgang des DAC 96 ist mit dem negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 86 und einem Schalter 97 gemeinsam verbunden. Der Schalter 97 weist einen Anschluss 98 auf, der mit dem Ausgang des DAC 96 verbunden ist, und einen Anschluss 99, der mit einer Summierungsvorrichtung 101 verbunden ist. die Summierungsvorrichtung 101 weist einen positiven Eingang auf, der mit dem Anschluss 99 des Schalters 97 verbunden ist, einen negativen Eingang, der mit dem Anschluss 93 des Schalters 91 verbunden ist und einen Ausgang der mit dem analogen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 74 verbunden ist.The sigma-delta modulator 74 contains a summation device 86 with a positive input connected to the input of the sigma-delta modulator 74 is connected, a negative input and an output, with a filter 87 connected is. The filter 87 For example, a fourth-order bandpass filter having an input connected to the output of the summation device 86 and an output connected to the input of an analog-to-digital converter (ADC). 88 and a switch 91 is connected together. The desk 91 has a connection 92 on that with the output of the filter 87 connected, and a connection 93 , The output of the ADC 88 is with the digital output of the sigma-delta modulator 74 and the entrance of a DAC 96 connected together. The output of the DAC 96 is with the negative input of the summation device 86 and a switch 97 connected together. The desk 97 has a connection 98 on that with the output of the DAC 96 connected, and a connection 99 that with a summation device 101 connected is. the summation device 101 has a positive input connected to the connector 99 of the switch 97 is connected, a negative input connected to the terminal 93 of the switch 91 is connected and has an output connected to the analog output of the sigma-delta modulator 74 connected is.

Der Sigma-Delta-Modulator 76 enthält eine Summierungsvorrichtung 106 mit einem positiven Eingang, der mit dem Eingang des Sigma-Delta-Modulators 76 verbunden ist, einen negativen Eingang und einen Ausgang, der mit einem Filter 107 verbunden ist. Das Filter 107 ist beispielsweise ein Bandpassfilter vierter Ordnung mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Summierungsvorrichtung 106 verbunden ist, und einem Ausgang, der mit dem Eingang eines ADC 108 verbunden ist. Der Ausgang des ADC 108 ist mit dem Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 76 und dem Eingang eines DAC 109 gemeinsam verbunden. Der Ausgang des DAC 109 ist mit dem negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 106 verbunden.The sigma-delta modulator 76 contains a summation device 106 with a positive input connected to the input of the sigma-delta modulator 76 is connected, a negative input and an output, with a filter 107 connected is. The filter 107 For example, a fourth-order bandpass filter having an input connected to the output of the summation device 106 and an output connected to the input of an ADC 108 connected is. The output of the ADC 108 is at the output of the sigma-delta modulator 76 and the entrance of a DAC 109 connected together. The output of the DAC 109 is with the negative input of the summation device 106 connected.

Man sollte beachten, dass die Ordnungen der Sigma-Delta-Modulatoren 74 und 76 keine Beschränkungen der vorliegenden Erfindung sind. Abhängig von der Anwendung können die Sigma-Delta-Modulatoren 74 und 76 Modulatoren erster Ordnung, Modulatoren zweiter Ordnung etc. sein. Außerdem können die Sigma-Delta-Modulatoren 74 und 76 unterschiedliche Ordnungswerte haben; z.B. kann der Sigma-Delta-Modulator 74 ein Modulator zweiter Ordnung sein und der Sigma-Delta-Modulator 76 kann ein Modulator vierter Ordnung sein. Weiter können die Sigma-Delta-Modulatoren 74 und 76 Tiefpass-Sigma-Delta-Modulatoren, anstelle von Bandpass-Sigma-Delta-Modulatoren sein.One should note that the orders of sigma-delta modulators 74 and 76 are not limitations of the present invention. Depending on the application, the sigma-delta modulators 74 and 76 First-order modulators, second-order modulators, etc. In addition, the sigma-delta modulators 74 and 76 have different order values; For example, the sigma-delta modulator 74 be a second-order modulator and the sigma-delta modulator 76 may be a fourth order modulator. Next, the sigma-delta modulators 74 and 76 Lowpass sigma-delta modulators instead of bandpass sigma-delta modulators.

Wenn sich der Schalter 91 in einer ersten Position befindet, ist der Anschluss 92 elektrisch mit dem Anschluss 93 verbunden. Auf der anderen Seite ist, wenn sich der Schalter 91 in einer zweiten Position befindet, der Anschluss 92 elektrisch von dem Anschluss 93 isoliert. Auf ähnliche Weise ist, wenn sich der Schalter 97 in einer ersten Position befindet, der Anschluss 98 elektrisch mit dem Anschluss 99 verbunden. Der Anschluss 98 ist von dem Anschluss 99 elektrisch isoliert, wenn sich der Schalter 97 in einer zweiten Position befindet. Der Anschluss 82 des Schalters 78 ist elektrisch mit dem Anschluss 83 verbunden, wenn sich der Schalter in einer ersten Position befindet, und der Anschluss 81 ist elektrisch mit dem Anschluss 83 verbunden, wenn sich der Schalter 78 in einer zweiten Position befindet.When the switch 91 is in a first position, the port is 92 electrically with the connection 93 connected. On the other hand is when the switch 91 located in a second position, the port 92 electrically from the terminal 93 isolated. Similarly, if the switch 97 located in a first position, the connection 98 electrically with the connection 99 connected. The connection 98 is from the connection 99 electrically isolated when the switch 97 in a second position. The connection 82 of the switch 78 is electric with the connection 83 connected when the switch is in a first position and the port 81 is electric with the connection 83 connected when the switch 78 in a second position.

Bei Betrieb empfängt der Eingangsanschluss 71 ein analoges Eingangssignal. Eine (nicht dargestellte) Steuervorrichtung bestimmt das Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals und setzt die Schalter 78, 91 und 97 gemäß dem Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals. Wenn beispielsweise die Steuervorrichtung bestimmt, dass das Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals eine weite Informationsbandbreite von 200 kHz hat, werden die Schalter 78, 91, und 97 in ihre ersten Positionen gesetzt. Auf der anderen Seite werden, wenn die Steuervorrichtung bestimmt, dass das Kommunikationsprotokoll des analogen Eingangssignals eine schmale Informationsbandbreite von 10 kHz hat, die Schalter 78, 91 und 97 in ihre zweiten Positionen gesetzt.In operation, the input terminal receives 71 an analog input signal. A controller (not shown) determines the communication protocol of the analog input signal and puts the switches 78 . 91 and 97 according to the communication protocol of the analog input signal. For example, when the controller determines that the communication protocol of the analog input signal has a wide information bandwidth of 200 kHz, the switches become 78 . 91 , and 97 placed in their first positions. On the other hand, when the controller determines that the communication protocol of the analog input signal has a narrow information bandwidth of 10 kHz, the switches 78 . 91 and 97 placed in their second positions.

Der Sigma-Delta-Modulator 74 erhält ein analoges Eingangssignal von dem Eingangsanschluss 71. Die Summierungsvorrichtung 86 erzeugt ein erstes Fehlersignal durch Subtrahieren eines ersten Rückkopplungssignals von dem analogen Eingangssignal. Das erste Rückkopplungssignal wird von dem DAC 96 erzeugt und von dem Ausgang des DAC 96 an den negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 86 gesendet. Das erste Fehlersignal wird von dem Ausgang der Summierungsvorrichtung 86 an den Eingang des Filters 87 gesendet. Der Filter 87 verarbeitet das erste Fehlersignal und erzeugt ein erstes gefiltertes Signal. Das erste gefilterte Signal wird von dem Ausgang des Filters 87 an den Eingang des ADC 88 gesendet. Der ADC 88 digitalisiert das erste gefilterte Signal und erzeugt ein erstes digitales Signal. Das erste digitale Signal wird an den digitalen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 74 und an den Eingang des DAC 96 gesendet. Der DAC 96 erzeugt das erste Rückkopplungssignal aus dem ersten digitalen Signal und sendet das erste Rückkopplungssignal an den negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 86.The sigma-delta modulator 74 receives an analog input signal from the input terminal 71 , The summation device 86 generates a first error signal by subtracting a first feedback signal from the analog input signal. The first feedback signal is from the DAC 96 generated and from the output of the DAC 96 to the negative input of the summation device 86 Posted. The first error signal is from the output of the summation device 86 to the input of the filter 87 Posted. The filter 87 processes the first error signal and generates a first filtered signal. The first filtered signal is from the output of the filter 87 to the entrance of the ADC 88 Posted. The ADC 88 digitizes the first filtered signal and generates a first digital signal. The first digital signal is sent to the digital output of the sigma-delta modulator 74 and to the entrance of the DAC 96 Posted. The DAC 96 generates the first feedback signal from the first digital signal and sends the first feedback signal to the negative input of the summation device 86 ,

Wenn die Schalter 78, 91 und 97 in ihre ersten Positionen gesetzt sind, wird das erste digitale Signal an den Ausgangsanschluss 72 gesendet, da sich der Schalter 78 in seiner zweiten Position befindet.When the switches 78 . 91 and 97 are set to their first positions, the first digital signal is sent to the output terminal 72 sent as the switch 78 located in its second position.

Wenn die Schalter 78, 91 und 97 in ihre ersten Positionen gesetzt sind, wird das erste digitale Signal an den ersten Eingang des DSP 77 gesendet. Außerdem wird das erste gefilterte Signal von dem Ausgang des Filters 87 an den negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 101 gesendet und der DAC 96 sendet das erste Rückkopplungssignal an den positiven Eingang der Summierungsvorrichtung 101. Die Summierungsvorrichtung 101 erzeugt ein zweites Fehlersignal durch Subtrahieren des ersten gefilterten Signals von dem ersten Rückkopplungssignal. Das zweite Fehlersignal wird an den analogen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 74 gesendet und wird an den Eingang des Sigma-Delta-Modulators 76 gesendet, d.h. den positiven Eingang der Summierungsvorrichtung 106.When the switches 78 . 91 and 97 are set to their first positions, the first digital signal is sent to the first input of the DSP 77 Posted. In addition, the first filtered signal is from the output of the filter 87 to the negative input of the summation device 101 sent and the DAC 96 sends the first feedback signal to the positive input of the summation device 101 , The summation device 101 generates a second error signal by subtracting the first filtered signal from the first feedback signal. The second error signal is sent to the analog output of the sigma-delta modulator 74 is sent to the input of the sigma-delta modulator 76 sent, ie the positive input of the summation device 106 ,

Die Summierungsvorrichtung 106 erzeugt ein drittes Fehlersignal durch Subtrahieren eines zweiten Rückkopplungssignals von dem zweiten Fehlersignal. Das zweite Rückkopplungssignal wird von dem DAC 109 erzeugt und von dem Ausgang des DAC 109 an den negativen Eingang der Summie rungsvorrichtung 106 gesendet. Das dritte Fehlersignal wird von dem Ausgang der Summierungsvorrichtung 106 an den Eingang des Filters 107 gesendet. Das Filter 107 verarbeitet das dritte Fehlersignal und erzeugt ein zweites gefiltertes Signal. Das zweite gefilterte Signal wird von dem Ausgang des Filters 107 an den Eingang des ADC 1208 gesendet. Der ADC 108 digitalisiert das zweite gefilterte Signal und erzeugt ein zweites digitales Signal. Das zweite digitale Signal wird an den digitalen Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 76 und an den Eingang des DAC 109 gesendet. Außerdem wird das zweite digitale Signal an den zweiten Eingang des DSP 77 gesendet. Der DAC 109 erzeugt das zweite Rückkopplungssignal aus dem zweiten digitalen Signal.The summation device 106 generates a third error signal by subtracting a second feedback signal from the second error signal. The second feedback signal is from the DAC 109 generated and from the output of the DAC 109 to the negative input of the summation device 106 Posted. The third error signal is from the output of the summation device 106 to the input of the filter 107 Posted. The filter 107 processes the third error signal and generates a second filtered signal. The second filtered signal is from the output of the filter 107 sent to the entrance of the ADC 1208. The ADC 108 digitizes the second filtered signal and generates a second digital signal. The second digital signal is sent to the digital output of the sigma-delta modulator 76 and to the entrance of the DAC 109 Posted. In addition, the second digital signal is sent to the second input of the DSP 77 Posted. The DAC 109 generates the second feedback signal from the second digital signal.

Der DSP 77 erzeugt ein digitales Ausgangssignal durch Kombinieren des ersten digitalen Signals und des zweiten digitalen Signals, um das Quantisierungsrauschen aus dem ersten digitalen Signal zu löschen. Das digitale Ausgangssignal wird von dem Ausgang des DSP 77 an den Ausgangsanschluss 72 gesendet, da sich der Schalter 78 in seiner ersten Position befindet.The DSP 77 generates a digital output signal by combining the first digital signal and the second digital signal to cancel the quantization noise from the first digital signal. The digital output signal is from the output of the DSP 77 to the output terminal 72 sent as the switch 78 located in its first position.

Gleich dem Modulator 40 von 2 stellt der Modulator 70 eine Vorrichtung zum Digitalisieren eines analogen Signals zur Verfügung. Die Schalter 78, 91 und 97 stellen Mittel zum Verändern der Ordnung des Modulators 70 gemäß dem Kommunikationsprotokoll des empfangenen analogen Signals zur Verfügung. Durch Verändern der Ordnung des Modulators 70 bleibt das SNR des Modulators 70 im Wesentlichen konstant, wenn analoge Signale mit weiten oder schmalen Informationsbandbreiten empfangen werden. Der Modulator 70 kaskadiert wenigstens zwei Sigma-Delta-Modulatoren, um einen Modulator höherer Ordnung zum Empfangen analoger Signa le mit weiter Informationsbandbreite zu erzeugen. Durch Kaskadieren wenigstens zweier Sigma-Delta-Modulatoren reduziert der Modulator 70 Stabilitätsprobleme, die Einzelschleifenmodulatoren höherer Ordnung zeigen.Same as the modulator 40 from 2 represents the modulator 70 a device for digitizing an analog signal available. The switches 78 . 91 and 97 provide means for modulating the order of the modulator 70 according to the communication protocol of the received analog signal. By changing the order of the modulator 70 remains the SNR of the modulator 70 substantially constant when receiving analog signals with wide or narrow information bandwidths. The modulator 70 cascades at least two sigma-delta modulators to produce a higher-order modulator for receiving wide-bandwidth analog signals. By cascading at least two sigma-delta modulators, the modulator reduces 70 Stability problems exhibited by single-loop modulators of higher order.

4 ist ein Blockdiagramm eines Einzelschleifen-Sigma-Delta-Modulators 120 mit einem Eingangsanschluss 121 und einem Ausgangsanschluss 122 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Modulator 120 enthält eine Verstärkungsstufe 124 mit einem Eingang, der mit dem Eingangsanschluss 121 verbunden ist, und einem Ausgang, der mit einer Summierungsvorrichtung 126 verbunden ist. Die Summierungsvorrichtung 126 weist einen positiven Eingang auf, einen negativen Eingang und einen Ausgang, wobei der positive Eingang der Summierungsvorrichtung 126 mit dem Ausgang der Verstärkungsstufe 124 verbunden ist. Der Ausgang der Summierungsvorrichtung 126 ist mit dem Eingang eines Filters 127 verbunden und der Ausgang des Filters 127 ist mit dem Eingang einer Verstärkungsstufe 129 verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 129 ist mit dem positiven Eingang einer Summierungsvorrichtung 131 verbunden. Der Ausgang der Summierungsvorrichtung 131 ist mit dem Eingang eines Filters 133 verbunden und der Ausgang des Filters 133 ist mit einem Schalter 134 verbunden. 4 Figure 4 is a block diagram of a single-loop sigma-delta modulator 120 with an input connection 121 and an output terminal 122 according to a fourth embodiment of the present invention. The modulator 120 contains an amplification stage 124 with an input connected to the input terminal 121 and an output connected to a summation device 126 connected is. The summation device 126 has a positive input, a negative input and an output, the positive input of the summation device 126 with the output of the gain stage 124 connected is. The output of the summation device 126 is with the input of a filter 127 connected and the output of the filter 127 is with the input of an amplification stage 129 connected. The output of the gain stage 129 is at the positive input of a summation device 131 connected. The output of the summation device 131 is with the input of a filter 133 connected and the output of the filter 133 is with a switch 134 connected.

Beispielsweise sind die Filter 127 und 133 Filter zweiter Ordnung und der Schalter 134 ist ein zweipoliger Ein-/Ausschalter mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 137, 138 und 139. Der Anschluss 137 ist mit dem Ausgang des Filters 133 verbunden. Der Anschluss 138 ist mit dem ersten Anschluss eines Übertragungspfades 141 verbunden und der Anschluss 139 ist mit dem Eingang einer Verstärkungsstufe 142 verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 142 ist mit dem positiven Ausgang einer Summierungsvorrichtung 144 verbunden. Der Ausgang der Summierungsvorrichtung 144 ist mit dem Eingang eines Filters zweiter Ordnung 146 verbunden und der Ausgang des Filters 146 ist mit dem Eingang einer Verstärkungsstufe 147 verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 147 ist mit dem positiven Eingang einer Summierungsvorrichtung 148 verbunden. Der Ausgang der Summierungsvorrichtung 148 ist mit dem Eingang eines Filters zweiter Ordnung 149 verbunden und der Ausgang des Filters 149 ist mit einem zweipoligen Ein-/Ausschalter 151 mit einer Mehrzahl von Anschlüssen 152, 153 und 154 verbunden. Insbesondere ist der Anschluss 152 mit dem Ausgang des Filters 149 verbunden, der Anschluss 153 ist mit dem zweiten Anschluss des Übertragungspfades 141 verbunden und der Anschluss 154 ist mit dem Eingang eines ADC 156 verbunden. Der Ausgang des ADC 156 ist mit dem Ausgangsanschluss 122 und dem Eingang eines DAC 157 gemeinsam verbunden. Der Ausgang des DAC 157 ist mit den Eingängen der Verstärkungsstufen 161, 162, 163 und 164 gemeinsam verbunden. Die Ausgänge der Verstärkungsstufen 161, 162, 163 und 164 sind mit den negativen Eingängen der Summierungsvorrichtungen 126, 131, 144 bzw. 148 verbunden.For example, the filters 127 and 133 Second order filter and the switch 134 is a two-pole on / off switch with a plurality of terminals 137 . 138 and 139 , The connection 137 is with the output of the filter 133 connected. The connection 138 is with the first connection of a transmission path 141 connected and the connection 139 is with the input of an amplification stage 142 connected. The output of the gain stage 142 is with the positive output of a summation device 144 connected. The output of the summation device 144 is with the input of a second-order filter 146 connected and the output of the filter 146 is with the input of an amplification stage 147 connected. The output of the gain stage 147 is at the positive input of a summation device 148 connected. The output of the summation device 148 is with the input of a second-order filter 149 connected and the output of the filter 149 is with a two-pole on / off switch 151 with a plurality of terminals 152 . 153 and 154 connected. In particular, the connection 152 with the output of the filter 149 connected, the connection 153 is to the second port of the transmission path 141 connected and the connection 154 is with the input of an ADC 156 connected. The output of the ADC 156 is with the output connector 122 and the entrance of a DAC 157 connected together. The output of the DAC 157 is with the inputs of the gain stages 161 . 162 . 163 and 164 connected together. The outputs of the amplification stages 161 . 162 . 163 and 164 are with the negative inputs of the summation devices 126 . 131 . 144 respectively. 148 connected.

Wenn sich der Schalter 134 in einer ersten Position befindet, ist der Ausgang des Filters 133 elektrisch mit dem Eingang der Verstärkungsstufe 142 verbunden. Auf der anderen Seite ist, wenn sich der Schalter 134 in einer zweiten Position befindet, der Ausgang des Filters 133 elektrisch mit dem ersten Eingang des Übertragungspfades 141 verbunden. Wenn sich der Schalter 151 in einer ersten Position befindet, ist der Eingang des ADC 156 elektrisch mit dem Ausgang des Filters 149 verbunden. Wenn sich der Schal ter 151 in einer zweiten Position befindet, ist der Eingang des ADC 156 elektrisch mit dem zweiten Eingang des Übertragungspfades 141 verbunden.When the switch 134 is in a first position, is the output of the filter 133 electrically to the input of the amplification stage 142 connected. On the other hand is when the switch 134 located in a second position, the output of the filter 133 electrically to the first input of the transmission path 141 connected. When the switch 151 located in a first position is the entrance of the ADC 156 electrically with the output of the filter 149 connected. When the scarf ter 151 located in a second position, is the input of the ADC 156 electrically to the second input of the transmission path 141 connected.

Der Betrieb des Sigma-Delta-Modulators 120 ist ähnlich dem Betrieb des Sigma-Delta-Modulators 10 von 1. Der Sigma-Delta-Modulator 120 erhält ein analoges Eingangssignal am Eingangsanschluss 121 und erzeugt ein digitales Ausgangssignal am Ausgangsanschluss 122 durch Digitalisieren des analogen Eingangssignals. Ähnlich wie im Sigma-Delta-Modulator 10 von 1 wird die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators 120 durch Verändern der Positionen der Schalter 134 und 151 geändert. Beispielsweise ist, wenn sich die Schalter 134 und 151 in ihren ersten Positionen befinden, der Sigma-Delta-Modulator 120 ein Sigma-Delta-Modulator achter Ordnung. Wenn sich die Schalter 134 und 151 in ihren zweiten Positionen befinden, ist der Sigma-Delta-Modulator 120 ein Sigma-Delta-Modulator vierter Ordnung.Operation of the sigma-delta modulator 120 is similar to the operation of the sigma-delta modulator 10 from 1 , The sigma-delta modulator 120 receives an analog input signal at the input terminal 121 and generates a digital output signal at the output port 122 by digitizing the analog input signal. Similar to the sigma-delta modulator 10 from 1 becomes the order of the sigma-delta modulator 120 by changing the positions of the switches 134 and 151 changed. For example, when the switches 134 and 151 located in their first positions, the sigma-delta modulator 120 an eighth-order sigma-delta modulator. When the switches 134 and 151 in their second positions is the sigma-delta modulator 120 a fourth-order sigma-delta modulator.

Man sollte beachten, dass die Ordnungen der Filter 127, 133, 146 und 149 keine Beschränkungen der vorliegenden Erfindung sind. Abhängig von der Anwendung können die Filter 127, 133, 146 und 149 Filter erster Ordnung, Filter vierter Ordnung, etc. sein. Außerdem können die Filter 127, 133, 146 und 149 unterschiedliche Ordnungswerte haben; z.B. können die Filter 127 und 133 Filter erster Ordnung sein und die Filter 146 und 149 können Filter zweiter Ordnung sein.One should note that the orders of the filters 127 . 133 . 146 and 149 are not limitations of the present invention. Depending on the application, the filters 127 . 133 . 146 and 149 First order filter, fourth order filter, etc. In addition, the filters 127 . 133 . 146 and 149 have different order values; eg the filters 127 and 133 First order filters and filters 146 and 149 can be second order filters.

5 ist ein Blockdiagramm eines Sigma-Delta-Modulators 180 mit einem Eingangsanschluss 181 und einem Ausgangsanschluss 182 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Modulator 180 enthält eine Verstärkungsstufe 184 mit einem Eingang, der mit dem Ein gangsanschluss 181 verbunden ist, und einen Ausgang, der mit einer Summierungsvorrichtung 186 verbunden ist. Die Summierungsvorrichtung 186 hat einen positiven Eingang, einen negativen Eingang und einen Ausgang, wobei der positive Eingang der Summierungsvorrichtung 186 mit dem Ausgang der Verstärkungsstufe 184 verbunden ist. Der Ausgang der Summierungsvorrichtung 186 ist mit dem Eingang eines Filters 187 verbunden und der Ausgang des Filters 187 ist mit dem Eingang einer Verstärkungsstufe 189 und dem Eingang einer Verstärkungsstufe 191 gemeinsam verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 191 ist mit einer Vorwärtsregelungs-Summierungsvorrichtung 192 verbunden. Die Summierungsvorrichtung 192 hat eine Mehrzahl von Eingängen und einen Ausgang, der mit einem Schalter 194 verbunden ist. Der Schalter 194 hat eine Mehrzahl von Anschlüssen 196, 197 und 198. Der Anschluss 186 ist mit dem Ausgang der Summierungsvorrichtung 192 verbunden und der Anschluss 198 ist dem Eingang eines ADC 201 verbunden. Der Ausgang des ADC 201 ist mit dem Ausgangsanschluss 182 und dem Eingang eines DAC 202 gemeinsam verbunden. Der Ausgang des DAC 202 ist mit den Eingängen der Verstärkungsstufen 203 und 204 gemeinsam verbunden Der Ausgang der Verstärkungsstufe 203 ist mit dem negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 186 verbunden und der Ausgang der Verstärkungsstufe 204 ist mit einem Schalter 206 verbunden, der Anschlüsse 207 und 208 aufweist. Insbesondere ist der Anschluss 207 mit dem Ausgang der Verstärkungsstufe 204 verbunden und der Anschluss 208 ist mit dem negativen Eingang einer Summierungsvorrichtung 209 verbunden. 5 is a block diagram of a sigma-delta modulator 180 with an input connection 181 and an output terminal 182 according to a fifth embodiment of the present invention. The modulator 180 contains an amplification stage 184 with an input connected to the input port 181 and an output connected to a summation device 186 connected is. The summation device 186 has a positive input, a negative input and an output, the positive input of the summation device 186 with the output of the gain stage 184 connected is. The output of the summation device 186 is with the input of a filter 187 connected and the output of the filter 187 is with the input of an amplification stage 189 and the input of an amplification stage 191 connected together. The output of the gain stage 191 is with a feedforward totalizer 192 connected. The summation device 192 has a plurality of inputs and an output that comes with a switch 194 connected is. The desk 194 has a plurality of ports 196 . 197 and 198 , The connection 186 is with the output of the summation device 192 connected and the on Enough 198 is the entrance of an ADC 201 connected. The output of the ADC 201 is with the output connector 182 and the entrance of a DAC 202 connected together. The output of the DAC 202 is with the inputs of the gain stages 203 and 204 connected together The output of the amplification stage 203 is with the negative input of the summation device 186 connected and the output of the gain stage 204 is with a switch 206 connected, the connections 207 and 208 having. In particular, the connection 207 with the output of the gain stage 204 connected and the connection 208 is with the negative input of a summation device 209 connected.

Der positive Eingang der Summierungsvorrichtung 209 ist mit dem Ausgang der Verstärkungsstufe 189 verbunden und der Ausgang der Summierungsvorrichtung 209 ist mit dem Eingang eines Filters 211 verbunden. Der Ausgang des Filters 211 ist mit den Eingängen der Verstärkungsstufen 213 und 214 sowie mit dem Anschluss 197 des Schalters 194 gemeinsam verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 214 ist mit einem zweiten Eingang der Summierungsvorrichtung 192 verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 213 ist mit dem Eingang des Filters 216 verbunden und der Ausgang des Filters 216 ist mit den Eingängen der Verstärkungsstufen 217 und 218 gemeinsam verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufen 218 ist mit dem dritten Eingang der Summierungsvorrichtung 192 verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 217 ist mit einem Filter 221 verbunden und der Ausgang des Filters 221 ist mit dem Eingang einer Verstärkungsstufe 222 verbunden. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 222 ist mit dem vierten Eingang der Summierungsvorrichtung 192 verbunden. Beispielsweise sind die Filter 187, 211, 216 und 221 Filter zweiter Ordnung. Man sollte beachten, dass die Ordnungen der Filter 187, 211, 216 und 221 keine Beschränkungen der vorliegenden Erfindungen sind. Abhängig von der Anwendung können die Filter 187, 211, 216 und 221 Filter erster Ordnung, Filter vierter Ordnung, etc. sein.The positive input of the summation device 209 is with the output of the gain stage 189 connected and the output of the summation device 209 is with the input of a filter 211 connected. The output of the filter 211 is with the inputs of the gain stages 213 and 214 as well as with the connection 197 of the switch 194 connected together. The output of the gain stage 214 is connected to a second input of the summation device 192 connected. The output of the gain stage 213 is with the input of the filter 216 connected and the output of the filter 216 is with the inputs of the gain stages 217 and 218 connected together. The output of the gain stages 218 is at the third input of the summation device 192 connected. The output of the gain stage 217 is with a filter 221 connected and the output of the filter 221 is with the input of an amplification stage 222 connected. The output of the gain stage 222 is the fourth input of the summation device 192 connected. For example, the filters 187 . 211 . 216 and 221 Second order filter. One should note that the orders of the filters 187 . 211 . 216 and 221 are not limitations of the present invention. Depending on the application, the filters 187 . 211 . 216 and 221 First order filter, fourth order filter, etc.

Wenn sich der Schalter 206 in einer ersten Position befindet, ist der Ausgang der Verstärkungsstufe 204 von dem negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 209 elektrisch isoliert. Auf der anderen Seite ist, wenn sich der Schalter 206 in einer zweiten Position befindet, der Ausgang der Verstärkungsschaltung 204 mit dem negativen Eingang der Summierungsvorrichtung 209 elektrisch verbunden. Der Anschluss 196 des Schalters 194 ist mit dem Anschluss 198 elektrisch verbunden, wenn sich der Schalter 194 in einer ersten Position befindet, und der Anschluss 197 ist mit dem Anschluss 198 elektrisch verbunden, wenn sich der Schalter 194 in einer zweiten Position befindet.When the switch 206 is in a first position, the output is the gain stage 204 from the negative input of the summation device 209 electrically isolated. On the other hand is when the switch 206 in a second position, the output of the amplification circuit 204 with the negative input of the summation device 209 electrically connected. The connection 196 of the switch 194 is with the connection 198 electrically connected when the switch 194 is in a first position, and the connection 197 is with the connection 198 electrically connected when the switch 194 in a second position.

Der Betrieb des Sigma-Delta-Modulators 180 ist ähnlich dem Betrieb des Sigma-Delta-Modulators 10 von 1. Der Sigma-Delta-Modulator 180 empfängt ein analoges Eingangssignal am Eingangsanschluss 181 und erzeugt ein digitales Ausgangssignal am Ausgangsanschluss 182 durch Digitalisieren des analogen Eingangssignals. Außerdem weist der Sigma-Delta-Modulator 180 eine Vorwärtsregelungs-Summation auf, der Sigma-Delta-Modulator 180 kann daher für Niederspannungsanwendungen verwendet werden. Ähnlich dem Sigma-Delta-Modulator 10 von 1 wird die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators 180 durch Umschalten der Positionen der Schalter 194 und 206 verändert. Beispielsweise ist, wenn sich die Schalter 194 und 206 in ihren ersten Positionen befinden, der Sigma-Delta-Modulator 180 ein Sigma-Delta-Modulator achter Ordnung. Wenn sich die Schalter 194 und 206 in ihren zweiten Positionen befinden, ist der Sigma-Delta-Modulator 180 ein Sigma-Delta-Modulator vierter Ordnung.Operation of the sigma-delta modulator 180 is similar to the operation of the sigma-delta modulator 10 from 1 , The sigma-delta modulator 180 receives an analog input signal at the input terminal 181 and generates a digital output signal at the output port 182 by digitizing the analog input signal. In addition, the sigma-delta modulator has 180 a feedforward summation, the sigma-delta modulator 180 can therefore be used for low voltage applications. Similar to the sigma-delta modulator 10 from 1 becomes the order of the sigma-delta modulator 180 by switching the positions of the switches 194 and 206 changed. For example, when the switches 194 and 206 located in their first positions, the sigma-delta modulator 180 an eighth-order sigma-delta modulator. When the switches 194 and 206 in their second positions is the sigma-delta modulator 180 a fourth-order sigma-delta modulator.

Man sollte nun erkennen, dass ein Sigma-Delta-Modulator und ein Verfahren zum Digitalisieren eines analogen Signals zur Verfügung gestellt werden. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie einen Sigma-Delta-Modulator zur Verfügung stellt, der in der Lage ist, analoge Signale mit mehreren Protokollen zu empfangen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ein Verfahren zum Verändern der Ordnung des Sigma-Delta-Modulators, basieren auf dem Protokoll des empfangen analogen Signals zur Verfügung stellt. Verändern der Ordnung des Sigma-Delta-Modulators gemäß dem Protokoll des empfangenen analogen Signals führt dazu, dass das SNR des Sigma-Delta-Modulators im Wesentlichen konstant bleibt für Protokolle mit weiten oder schmalen Informationsbandbreiten. Obgleich ein Verändern der Ordnung des Sigma-Delta-Modulators gemäß dem Protokoll als eine automatische Operation beschrieben wurde, kann die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators manuell durch einen Benutzer oder Betreiber ausgewählt werden. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie Mittel zur Energieeinsparung zur Verfügung stellt.you should now recognize that a sigma-delta modulator and a method to digitize an analog signal. An advantage of the present invention is that it uses a sigma-delta modulator provides which is capable of analog signals with multiple protocols too receive. Another advantage of the present invention is that they have a method for changing the order of the sigma-delta modulator, are based on the protocol the received analog signal provides. Changing the order the sigma-delta modulator according to the protocol of the received analog signal causes the SNR of the Sigma-delta modulator remains essentially constant for protocols with wide or narrow information bandwidths. Although changing the Order of the sigma-delta modulator according to the protocol as an automatic operation has been described, the order of the sigma-delta modulator can manually be selected by a user or operator. Another one Advantage of the present invention is that it has energy saving means to disposal provides.

Claims

Sigma-delta modulator comprising: a summation device ( 13 ) having a first input, a second input and an output; a first filter ( 14 ) having an input connected to the output of the summation device ( 13 ) and an output; a second filter ( 21 ) with an input connected to the output of the first filter ( 14 ) and an output; a first switch ( 24 ) with a first port connected to the output of the first filter ( 14 ) coupled to a second port connected to the output of the second filter ( 21 ) and a third port; a quantizer ( 31 ) having an input connected to the third terminal of the first switch ( 24 ) and an output; and a digital-to-analog converter, DAC ( 33 ), with an input connected to the output of the quantizer ( 31 ) and an output connected to the second input of the summing device ( 13 ) is coupled.

A sigma-delta modulator according to claim 1, wherein the output of the first filter ( 14 ) with the input of the second filter ( 21 ) and via a second switch ( 16 ) with the first output of the first switch ( 24 ) and wherein the second switch ( 16 ) has a first terminal connected to the output of the first filter ( 14 ), a second port connected to the input of the second filter ( 21 ) and a third terminal connected to the first terminal of the first switch ( 24 ) is coupled.

A sigma-delta modulator comprising: a first sigma-delta modulator ( 74 ) having an input, a first output and a second output; a second sigma-delta modulator ( 76 ) having an input coupled to the first output of the first sigma-delta modulator and an output; a first switch ( 78 ) having a first terminal connected to the second output of the first sigma-delta modulator ( 74 ), a second terminal and a third terminal; and a signal processor ( 77 ) having a first input connected to the second output of the first sigma-delta modulator ( 74 ), a second input connected to the output of the second sigma-delta modulator ( 76 ) and an output connected to the second terminal of the first switch ( 78 ) is coupled.

A sigma-delta modulator according to claim 3, wherein the first ( 74 ) and second ( 76 ) Sigma-delta modulators are second-order modulators.

A sigma-delta modulator according to claim 3, wherein the first sigma-delta modulator ( 74 ) comprises: a first summation device ( 86 ) having a first input connected to the input of the first sigma-delta modulator ( 74 ), a second input and an output; a filter ( 87 ) having an input connected to the output of the first summing device ( 86 ) and an output; an analog-to-digital converter, ADC ( 88 ), with an input connected to the output of the filter ( 87 ) and an output connected to the second output of the first sigma-delta modulator ( 74 ) is coupled; a digital-to-analogue converter, DAC ( 96 ), with an input connected to the output of the ADC ( 88 ) and an output connected to the second input of the first summing device ( 86 ) is coupled; a first switch ( 91 ) with a first port connected to the output of the filter ( 87 ), and a second terminal; a second switch ( 97 ) with a first port connected to the output of the DAC ( 96 ), and a second terminal; and a second summation device ( 101 ) having a first input connected to the second input of the second switch ( 97 ), a second input connected to the second terminal of the first switch ( 91 ) and an output connected to the first output of the first sigma-delta modulator ( 74 ) is coupled.

A sigma-delta modulator according to claim 5, wherein the filter ( 87 ) is a fourth-order bandpass filter.

The sigma-delta modulator of claim 6, wherein the second sigma-delta modulator comprises: a summation device ( 106 ) having a first input connected to the input of the second sigma-delta modulator ( 76 ), a second input and an output; a filter ( 107 ) having an input connected to the output of the summation device ( 106 ) and an output; an analog-to-digital converter, ADC ( 108 ), with an input connected to the output of the filter ( 107 ) and an output connected to the output of the second sigma-delta modulator ( 76 ) is coupled; and a digital-to-analog converter, DAC ( 109 ), with an input connected to the output of the ADC ( 108 ) and an output connected to the second input of the summing device ( 106 ) is coupled.

A method of digitizing a signal with a protocol, comprising the steps of: a) selecting a signal path for the signal according to the protocol of the signal; b) switching at least one switch to select the signal path; c) digitizing the signal; and d) changing the configuration of a sigma-delta modulator ( 10 ) order an order of the sigma-delta modulator ( 10 ) to change.

The method of claim 8, wherein changing an order of the sigma-delta modulator ( 10 ) further cascading two sigma-delta modulators ( 44 . 59 ).